Perturbations harmoniques

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  • Publié le : 28 mars 2011
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NOTION DE CHARGES
L'énergie électrique est distribuée sous forme de trois tensions sinusoïdales constituant le réseau triphasé équilibré. Selon leurs caractéristiques d'entrée, certaines charges peuvent perturber cette distribution.
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CHARGE LINEAIRE
Une charge est dite "linéaire" si le courant qu'elle absorbe est sinusoïdal lorsqu'elle est alimentée par une tension sinusoïdale. Ce typede récepteur ne génère pas d'harmonique. Ex. : convecteurs, moteurs en régime établi, ...
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CHARGE NON LINEAIRE
Une charge est dite "non linéaire" si le courant absorbé n'est pas sinusoïdal lorsqu'elle est alimentée par une tension sinusoïdale. Ce type de récepteur est générateur des d'harmoniques. Ex. : alimentation à découpage, moteurs au démarrage, mise sous tension detransformateurs, ...
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 DEFINITION DES GRANDEURS HARMONIQUES
 
DECOMPOSITION D'UN SIGNAL PERIODIQUE
FOURIER a démontré que toute fonction périodique y(t) non sinusoïdale de fréquence f peut être représentée selon la décomposition harmonique sous la forme d'une somme composée :
[pic] d'un terme sinusoïdal à la fréquence f de valeur efficace Y1. Ce terme est appelé fondamental.[pic] de termes sinusoïdaux dont les fréquences sont égales à n fois la fréquence du fondamental et de valeurs efficaces Yn. Ces autres fréquences multiples du fondamental sont appelées harmoniques.
[pic] d'une éventuelle composante continue d'amplitude Y0.
L'expression de ces grandeurs est donnée par le développement de Fourier de la fonction tension ou courant y(t) :
[pic][pic]
Exemple : décomposition d'un signal périodique :
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VALEUR EFFICACE
La valeur efficace (RMS : Root Mean Square) conditionne les échauffements. Pour une grandeur périodique non sinusoïdale, son expression est :
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Exemple : soit un signal périodique dont la décomposition harmonique donne :
[pic] I1 = 104 A
[pic] I3 = 30 A
[pic] I5 = 10 A[pic]
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TAUX INDIVIDUEL D'HARMONIQUE
Selon les organismes, le taux individuel d'harmonique est défini différemment. Il sera soit :
[pic] le rapport entre la valeur efficace d'un harmonique de rang n est la valeur efficace du fondamental pour le CIGRE :
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[pic] le rapport entre la valeur efficace d'un harmonique de rang n est la valeur efficace du signal pour la CEI :[pic]
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TAUX DE DISTORSION
De la même manière, le taux de distorsion sera :
[pic] le rapport de la valeur efficace des harmoniques à celle du fondamental pour le CIGRE.
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[pic] le rapport de la valeur efficace des harmoniques à celle de la grandeur alternative, pour la CEI
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 Le taux de distorsion est un paramètre qui définit globalement la déformation de la grandeursinusoïdale.
Exemple : les données de l'exemple précédent donnent un taux de distorsion de :
[pic] pour le CIGRE :
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[pic] ou selon la définition de la CEI :
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SPECTRE DE FREQUENCE
Le spectre de fréquence est la représentation de l'amplitude des harmoniques en fonction de leur rang.
Exemple : décomposition spectrale du signal périodique vuprécédemment.
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PUISSANCE APPARENTE
La puissance apparente S est égale au produit de la valeur efficace de la tension par la valeur efficace du courant :
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Si la tension et le courant sont déformés, il faudra effectuer la somme quadratique des valeurs efficaces de chaque rang.
[pic] Valeur efficace de la tension
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que l'on peut exprimer en fonctiondu fondamental et des différents taux d'harmoniques en tension
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ce qui fait apparaître un taux de distorsion en tension Du dans le coefficient.
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[pic] Valeur efficace du courant
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selon la même démonstration, on voit apparaître un taux de distorsion en courant Di dans le...
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